微機(jī)調(diào)速器5課件

1、微機(jī)調(diào)速器 數(shù)學(xué)模型及仿真仿真仿真 n用于電站運(yùn)行人員培訓(xùn)的電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)電站人員培訓(xùn)多半采取“幫、教、傳”的方式，費(fèi)時費(fèi)力，效果也不顯著，而且很不利于電站人員的自學(xué) 。仿真培訓(xùn)系統(tǒng)由仿真操作系統(tǒng)、教練員系統(tǒng)和離線培訓(xùn)系統(tǒng)等部分組成。仿真操作系統(tǒng)主要顯示各種界面，運(yùn)行人員可在上面進(jìn)行各種操作，仿真軟件會做出正確反應(yīng)。教練員系統(tǒng)顯示主接線狀態(tài)反饋信號，教練員可設(shè)置各種故障和事故，評價和考核運(yùn)行人員，仿真操作系統(tǒng)會做出反應(yīng)。同時運(yùn)行人員可在仿真操作系統(tǒng)上進(jìn)行各種處理。離線培訓(xùn)系統(tǒng)包括一個題庫，運(yùn)行人員可進(jìn)行學(xué)習(xí)和自我考核，還可隨機(jī)出考卷，在操作培訓(xùn)時還可以顯示操作票。n用于調(diào)速器調(diào)試的實(shí)時仿真測

2、試系統(tǒng)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) n系統(tǒng)構(gòu)成：純軟件、軟件硬件構(gòu)成n純軟件構(gòu)成方式：硬件：由四臺計算機(jī)和HUB組成，四臺計算機(jī)分別為監(jiān)控系統(tǒng)仿真機(jī)、機(jī)旁盤仿真機(jī)、教練員臺和返回屏顯示仿真機(jī)。包括系統(tǒng)軟件、水機(jī)電對象仿真軟件、界面仿真軟件、通訊軟件等 n仿真機(jī)功能監(jiān)控系統(tǒng)仿真機(jī)顯示水電站監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)所有畫面，實(shí)現(xiàn)水電站的遙調(diào)、遙控等控制操作機(jī)旁盤仿真機(jī)仿真所有LCU盤、調(diào)速器盤、勵磁盤、保護(hù)盤、開關(guān)站各盤的操作和顯示教練員臺進(jìn)行故障和初始工況設(shè)置、操作記錄數(shù)據(jù)庫的管理返回屏顯示水電站的電氣結(jié)構(gòu)和主要電氣參數(shù)。 仿真核心仿真核心 n水電站計算機(jī)仿真可以分為兩大部分：界面仿真和水電站水力-機(jī)

3、械-電氣系統(tǒng)（簡稱水機(jī)電系統(tǒng)）仿真 。n界面仿真是仿真各種盤面和計算機(jī)顯示的畫面，水機(jī)電系統(tǒng)仿真是仿真整個水電站的水機(jī)電物理過程 n運(yùn)行人員在仿真界面上進(jìn)行操作，水機(jī)電系統(tǒng)仿真則對操作做出如真實(shí)水電站一樣的反應(yīng) n水電站水力-機(jī)械-電氣部分的仿真是整個電站仿真的核心部分 水機(jī)電系統(tǒng)仿真界面仿真丹江口電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)丹江口電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng) 盤面仿真盤面仿真 盤面仿真盤面仿真 盤面仿真盤面仿真 監(jiān)控界面仿真監(jiān)控界面仿真 教練員機(jī)，故障設(shè)置仿真教練員機(jī)，故障設(shè)置仿真 水輪機(jī)仿真測試系統(tǒng)水輪機(jī)仿真測試系統(tǒng)n水輪機(jī)仿真測試系統(tǒng)是集水輪機(jī)調(diào)節(jié)對象實(shí)時仿真、現(xiàn)場測試及數(shù)據(jù)分析處理于一體的綜合型測試系統(tǒng)。n組

4、成：界面后臺軟件界面：主要負(fù)責(zé)界面操作、仿真曲線（或數(shù)據(jù)）的實(shí)時顯示以及數(shù)據(jù)存儲。后臺軟件：仿真水輪機(jī)調(diào)節(jié)對象（包括水輪發(fā)電機(jī)組、有壓引水系統(tǒng)及液壓隨動系統(tǒng)），完成調(diào)速器靜特性測試和動態(tài)測試。n在PC機(jī)上應(yīng)用專門軟件完成仿真以及測試數(shù)據(jù)的分析 仿真仿真系統(tǒng)主要功能包括n仿真項(xiàng)目：混流式水輪發(fā)電機(jī)組、壓力引水管道以及調(diào)速系統(tǒng)液壓隨動系統(tǒng)仿真軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機(jī)組、壓力引水管道以及調(diào)速器液壓隨動系統(tǒng)仿真抽水蓄能式水輪發(fā)電機(jī)組、壓力引水管道以及調(diào)速器液壓隨動系統(tǒng)仿真n仿真工況空載運(yùn)行工況（含啟動和停機(jī)）并列運(yùn)行工況（與大網(wǎng)并列、頻率給定可變）孤網(wǎng)運(yùn)行工況（系統(tǒng)負(fù)荷可變）n 仿真數(shù)據(jù)處理在仿真啟動時讀

5、入機(jī)組模型特性和參數(shù)、壓力引水管道參數(shù)、調(diào)速系統(tǒng)液壓隨動部分參數(shù)及仿真初始工況參數(shù)仿真過程中在系統(tǒng)屏幕上實(shí)時顯示過渡過程圖形和實(shí)時數(shù)據(jù)。仿真仿真系統(tǒng)主要功能包括n現(xiàn)場測試功能n測試項(xiàng)目：調(diào)速器靜特性測試機(jī)組起動和停機(jī)過程測試空載擾動過程測試調(diào)速系統(tǒng)空載轉(zhuǎn)速擺動測試調(diào)速器不動時間測試（甩25負(fù)荷）機(jī)組甩負(fù)荷過渡過程測試輸入輸出數(shù)據(jù)率定錄波功能nPCC屏幕數(shù)據(jù)處理功能：輸入和修改機(jī)組模型特性和參數(shù)、壓力引水管道參數(shù)、調(diào)速系統(tǒng)液壓隨動部分參數(shù)及仿真初始工況參數(shù)，并以數(shù)據(jù)文件的形式保存到CF卡上。讀入仿真和測試結(jié)果數(shù)據(jù)文件，重新顯示過渡過程圖形和處理數(shù)據(jù)仿真仿真系統(tǒng)操作界面仿真仿真系統(tǒng)界面仿真仿真系統(tǒng)

6、界面仿真仿真系統(tǒng)界面仿真仿真系統(tǒng)主要功能包括仿真仿真系統(tǒng)核心對象仿真n水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)：由被控對象和調(diào)速器組成 被控對象有壓尾水道引水調(diào)壓井尾水調(diào)壓井1#2#有壓引水道水庫尾水渠仿真仿真系統(tǒng)核心對象仿真n調(diào)速器：電子調(diào)節(jié)液壓執(zhí)行部分n被控對象組成：水輪機(jī)組段子系統(tǒng)：n水輪機(jī)本體本體特性，模型綜合特性曲線n水力系統(tǒng)如有壓引水道，調(diào)壓井和有壓尾水道等。常有采用機(jī)組合用引水道和調(diào)壓井的情況，使得機(jī)組之間有了水力聯(lián)系，一臺機(jī)組進(jìn)行調(diào)節(jié)時，其他水輪機(jī)的水頭也會發(fā)生變化，從而導(dǎo)致其他機(jī)組調(diào)節(jié)器動作。仿真仿真系統(tǒng)核心對象仿真發(fā)電機(jī)子系統(tǒng)：n機(jī)械慣性通常把水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪、大軸和轉(zhuǎn)動區(qū)水流轉(zhuǎn)動慣性等和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子機(jī)械慣

7、性合在一起考慮n電壓調(diào)節(jié)電壓調(diào)節(jié)器即勵磁系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，來控制發(fā)電機(jī)端電壓。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，電壓也會發(fā)生變化，電壓調(diào)節(jié)器就會發(fā)生動作，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)和電壓調(diào)節(jié)是相互關(guān)聯(lián)的。n電氣部分電氣部分包括發(fā)電機(jī)電磁部分，如電樞繞阻，阻尼繞阻等；輸變電部分，如變壓器，輸電線等；電網(wǎng)中的負(fù)荷和其他機(jī)組部分。仿真仿真系統(tǒng)核心對象仿真n被控對象特點(diǎn)：復(fù)雜系統(tǒng)，各臺機(jī)之間可能有水力和電力聯(lián)系水力系統(tǒng)中水流具有反調(diào)作用：即當(dāng)打開導(dǎo)葉時，水流慣性使水頭減少，從而導(dǎo)致機(jī)組出力在開始時反而減少，隨后才增加。其結(jié)果使得水輪機(jī)組段成為一個非最小相位系統(tǒng)。動態(tài)特性差。水體含能量低，水輪機(jī)尺寸大，要求較大的液壓伺服裝置，則導(dǎo)致時間常數(shù)

8、比較大。計算機(jī)仿真技術(shù)計算機(jī)仿真技術(shù)n研究調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)特性有兩種方法，數(shù)學(xué)方法和試驗(yàn)方法。數(shù)學(xué)方法是對調(diào)速系統(tǒng)建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計算分析它的過渡過程。試驗(yàn)方法是指對調(diào)速系統(tǒng)的原型或者模型進(jìn)行試驗(yàn) ，研究其過渡過程。n仿真技術(shù)是以相似原理、系統(tǒng)技術(shù)、信息技術(shù)以及仿真應(yīng)用領(lǐng)域的有關(guān)專業(yè)技術(shù)為基礎(chǔ)，以計算機(jī)系統(tǒng)有關(guān)的物理設(shè)備及仿真器為工具，利用模型對系統(tǒng)(已有的或設(shè)想的)進(jìn)行研究的一門多學(xué)科綜合性技術(shù)。計算機(jī)仿真技術(shù)計算機(jī)仿真技術(shù)n利用計算機(jī)進(jìn)行數(shù)學(xué)仿真一般需要經(jīng)過下列幾個過程：n計算機(jī)仿真技術(shù)計算機(jī)仿真技術(shù)n水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)示意圖 計算機(jī)仿真技術(shù)計算機(jī)仿真技術(shù)n水輪機(jī)動態(tài)特性可分

9、三部分考慮：混流式水輪機(jī)的穩(wěn)態(tài)特性 ,1111anfQ,1111anfMttHDQQ2111ttHDMM3111111/ DHnntt1iitHHH計算機(jī)仿真技術(shù)計算機(jī)仿真技術(shù)(2)水輪機(jī)流道內(nèi)水流慣性，它可以作為有壓過水系統(tǒng)水流慣性的一部分計入。(3)水輪機(jī)轉(zhuǎn)子和水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪區(qū)水體的機(jī)械慣性，它可以作為水輪發(fā)電機(jī)組機(jī)械慣性的一部分計入。n線性化處理 hexeyeqqhqxqyhexeyemhxyt計算機(jī)仿真技術(shù)計算機(jī)仿真技術(shù)n有壓過水系統(tǒng)動量方程 連續(xù)方程0|21QQDAfxHgAtQL022tHgAxQaL計算機(jī)仿真技術(shù)計算機(jī)仿真技術(shù)n阻抗式調(diào)壓室數(shù)學(xué)模型n調(diào)速器數(shù)學(xué)模型 jjjjjjjpA

10、QdtdHQQRHH 111sTsTsKsKsKsGyndip計算機(jī)仿真技術(shù)計算機(jī)仿真技術(shù) 水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)模型水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)模型PKIKDKpbxuPKDKIKpbxu+IpPpDpIPDKbsKbsKbKsKsKsG) 1()(22IpIPDKbsKsKsKsG2)(水輪機(jī)模型的傳遞函數(shù)水輪機(jī)模型的傳遞函數(shù) hmyqeqyGh(s)eheqheysTesTeeeeesGwqhwyqhhqyy1)()(sTsTsGww5 . 011)(電調(diào)頻率及導(dǎo)葉閉環(huán)調(diào)節(jié)原理框圖電調(diào)頻率及導(dǎo)葉閉環(huán)調(diào)節(jié)原理框圖 n左邊的PID調(diào)節(jié)框圖稱為頻率主環(huán)，bp為調(diào)差系數(shù)，空載時，bp為零，死區(qū)為零，PID調(diào)節(jié)參數(shù)采用空載參數(shù)，并網(wǎng)時，bp和死區(qū)為設(shè)定值，PID調(diào)節(jié)參數(shù)采用負(fù)載參數(shù)，功率一般都通過監(jiān)控系統(tǒng)來調(diào)節(jié)，直接作用于導(dǎo)葉位